Atmega32 und Mikroe distance meter 2 proto

[Fab (Gast)]

Hallo liebe Microcontroller-Gemeinde!

Ich bin neu in dieser Welt und habe als Aufgabe, einen 
Ultraschall-Abstandsmesser über einen Atmega32 zum laufen zu bringen und 
die Distanz über LCD auszugeben. Leider habe ich schon aller versucht 
und stehe einfach an.
So bitte ich nun um Hilfe. Möglicherweise hat damit jemand Erfahrung der 
mir sagen kann warum das Programm nicht funktioniert.
Nachfolgend der Code. Wahrscheinlich nicht optimal und unschön, da schon 
zigamal neu geschrieben.

#define F_CPU 8000000UL

#include <util/delay.h>
#include <avr/io.h>
#include <stdint.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <avr/interrupt.h>

using namespace std;

class LCD {
  private:
  void inline toggleEN();
  public:
  void init();
  void writeOut( char *);
  void command(char *);
  void printOut( char *);
};


void LCD::toggleEN() {
  PORTB |= (1<<3);
  _delay_us(50);
  PORTB &= ~(1<<3);
}

void LCD::printOut( char *printChar) {
  
  PORTB &= 0x0F;
  PORTB |= ((*printChar & 0xF0));
  this->toggleEN();
  _delay_ms(2);
  PORTB &= (0x0F);
  PORTB |= ((*printChar<<4));
  this->toggleEN();
  _delay_ms(2);
}


void LCD::command(char *cmd) {
  PORTB &= 0x00;
  this->printOut(cmd);
  _delay_ms(2);
}

void LCD::writeOut( char *str) {
  PORTB &= 0x00;
  PORTB |= (1<<2);
  int i = 0;
  int len = strlen(str);
  for (i = 0; i < len ; i++)  {
    this->printOut(&str[i]);
  }
}

void LCD::init() {
  DDRB = 0xFF;
  PORTB = 0x00;
  _delay_ms(15);
  PORTB |= (1<<4);
  PORTB |= (1<<5);
  this->toggleEN();
  _delay_ms(5);
  this->toggleEN();
  _delay_us(200);
  this->toggleEN();
  PORTB &= ~(1<<4);
  this->toggleEN();
  PORTB = 0x00;
  PORTB |= (1<<5);
  this->toggleEN();
  PORTB = 0x00;
  PORTB |= (1<<6);
  PORTB |= (1<<7);;
  this->toggleEN();
  _delay_us(40);
  PORTB = 0x00;
  this->toggleEN();
  PORTB |= (1<<6);
  PORTB |= (1<<7);
  this->toggleEN();
  _delay_us(40);
  PORTB = 0x00;
  this->toggleEN();
  PORTB |= (1<<4);
  this->toggleEN();
  _delay_us(40);
  _delay_ms(2);
  PORTB = 0x00;
  this->toggleEN();
  PORTB |= (1<<4);
  this->toggleEN();
  _delay_us(40);
  _delay_ms(2);
  PORTB = 0x00;
}

unsigned int timeMeasurementOFCounter = 0;
uint8_t pwmCounter = 0;
uint8_t adcVal = 0;
uint16_t timerVal = 0;

int main(void) {
  
  unsigned int distance = 0;
  
  //LCD
  LCD lcd;
  lcd.init();

  //ADC Init
  ADMUX = (1<<REFS0); // Voltage reference to AVCC
  ADCSRA |= ((1<<ADPS1) | (1<<ADPS2) | (1<<ADPS0));  //Prescaler (128)
  ADCSRA |= (1<<ADIE);  //activate Conversion complete interrupt
  ADMUX |= (1<<ADLAR);  // left adjust result
  //ADCSRA |= (1<<ADEN); //enable adc
  //ADCSRA |= (1<<ADSC); //start first conversion
  
  OCR2 = 155;
  
  sei();
  
  char clear = 0x02;
  
  //Enable interrupts (Overflow Timer2, Overflow Timer1, CompareMatchInterrupt Timer2)
  TIMSK |= (1<< TOIE2);
  TIMSK |= (1<<OCIE2);
  TIMSK |= (1<<TOIE1);
  
  //Init Timer2 (Fast PWM-Mode, no prescaler, non inverting mode, inverted Fast PWM PIN 3)
  TCCR2 |= (1<<COM21);
  TCCR2 |= (1<<WGM21);
  TCCR2 |= (1<<WGM20);
  DDRD |= (1<<PD7);
  DDRD |= (1<<PD3);
//  PORTD |= (1<<PD3);
  
  //Start PWM/Timer2
  TCCR2 |= (1<<CS20);


  
  while (true) {
    
    if(adcVal>100) {
      timerVal = TCNT1;
      distance = (int) ((double) 0.00214375 * timerVal); //Zeitberechnung: Schallgeschw. 343 m/s * 0,000000125 s (Zeit für einen Takt bei 8MHz) * 100 (für zentimeter) / 2 (für doppelten weg, hin und zurück) * timerVal (gemssene Takte)
      TCCR2 |= (1<<CS20);
      ADCSRA &= ~(1<<ADEN);
      TCCR1B &= ~(1<<CS10);
      TCNT1 = 0;      
    }
    
    else {
      distance = 0;
    }
    lcd.command(&clear);
    char temp[16];
    char text[16];
    dtostrf(distance, 3, 0, temp);
    sprintf(text, "Distance: %s cm", temp);
    lcd.writeOut(text);
    _delay_ms(300);
    
  }
}

ISR (TIMER1_OVF_vect) {
  pwmCounter = 0;
  TCCR2 |= (1<<CS20);
  ADCSRA &= ~(1<<ADEN);
}

ISR (TIMER2_OVF_vect) {
  TCNT2 = 55;
  PORTD ^= (1<<PD3);
}

ISR (TIMER2_COMP_vect) {
  pwmCounter++;
  if(pwmCounter == 4) {
    TCCR2 &= ~(1<<CS20);
    ADCSRA |= (1<<ADEN);
    ADCSRA |= (1<<ADSC);
    TCCR1B |= (1<<CS10);
    pwmCounter = 0;
  }
}

ISR (ADC_vect) {
  adcVal = ADCH;
}

Um das LCD Display braucht man sich nicht kümmern, das funktioniert.
Die PWM kommt raus und es kommt auch was an beim ADC.
Das Problem liegt an der Zeitmessung.
Leider hilft das  "Datenblatt" von Mikroe nicht wirklich weiter.
Wäre nett wenn vielleicht jemand helfen könnte.

[Stefan F. (Gast)]

> einen Ultraschall-Abstandsmesser zum laufen zu bringen

Welchen?
Wie hast du ihn angeschlossen. Zeige deinen Schaltplan.

> Das Problem liegt an der Zeitmessung.

Geht es wesentlich konkreter?

Warum benutzt du einen ADC?

[Fab (Gast)]

hi,
danke für die schnelle reaktion.
geht um den mikroe distance meter 2 proto.
schaltplan habe ich leider keinen, aber der distance meter hat 5 pins. 
GND, VCC, PWM-A-line, PWM-B-line und einen AN. PWM-A hängt am Atmega am 
PORTD PD7 und die PWM-B hängt am PORTD PD3. Durch die PWM wird ein 
Ultraschall-Signal abgesetzt, welches dann von einem Gegenstand 
reflektiert wird. Wenn dieses Signal wieder ankommt, wird es vom 
Distancemeter verstärkt und durch den AN-Pin an den atmega PORTA PA0 
geleitet. durche eine ständige ADC kann irgendwann festgestellt werden 
das sich der Wert erhöht (also etwas ankommt). Man muss die Zeitmessung 
beginnen wenn die PWM bei PD7 bzw. PD3 rausgeht. Sobald sich dann am ADC 
was tut stoppt man die Zeitmessung und kann dann die Distanz berechnen.
So hätte ich es mir zumindest gedacht.
Was genau das Problem bei der Zeitmessung ist kann ich nicht sagen, 
sonst wär ich wahrscheinlich schon einen Schritt weiter.
Bei der Schaltung an sich, bin ich mir zu 95 % sicher, dass sie stimmt. 
Hab auch eine LED-Bar dabei und da sieht man schön wenn ein Signal bei 
PA0 ankommt.
Hoffe das bringt ein bisschen mehr Klarheit.
grüße
Fab

[Stefan (Gast)]

Hier mal der Schaltplan davon.

http://www.rlx.sk/mikroelektronika/dm2_proto_manual_v100.pdf

[void (Gast)]

Fab, ich gehe jetzt einfach mal davon aus, dass deine Timer+Adc 
Kontrollorgie in den ISRs so richtig ist und periodisch der Sender 
aktiviert wird und passend der Timer gestartet.
Aber wie genau denkst du wird der Zeitpunkt des Empfangs mit dem Adc 
erkannt, wenn in der Hauptschleife vor dem Auslesen des timers TCNT1 
noch bis zu 300ms vergehen? (Das sollte so eine systematische 
Messungenauigkeit von +/-100m geben)

while (true) {
    if(adcVal>100) {
      timerVal = TCNT1;
       ... 
    }
   ... 
    _delay_ms(300);
  }

P.S.: Im von Stefan gefundenen Handbuch(Schaltplan) fällt übrigens der 
Satz:

"Concrete examples on how to measure distance using DistanceMeter 2 
PROTO, can be found on our website at
http://www.mikroe.com/eng/products/view/439/distance-meter-2-proto-board/
"

[Fab (Gast)]

Danke für die rückmeldung.
Ok jetzt wo du sagst is das natürlich unsinn. Allerdings hatte ich es 
auch schon anders geschrieben. Zb bei jedem adc converion complete 
interrupt den TCNT1 abzufragen.
Hat auch nicht gepasst.
Bezüglich den link in der usermanual. Der is nicht mehr gültig bzw ist 
da nix mehr drinne.
Grüße
Fab

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

wichtig ist natürlich auch, möglichst genau die Resonanzfrequenz der 
Ultraschallwandler zu treffen, da deren Resonanzmaximum recht schmal 
ausfällt.

Dieses findet man am leichtesten durch Variation der Sendefrequenz und 
Beobachtung der Amplitude am Ausgang.

MfG

[Stefan (Gast)]

Möglich das man diese Dinger zum
laufen bekommt. Ich benutze diese.

https://www.ebay.de/itm/HC-SR04-Ultraschall-Sensor-Modul-Entfernungsmesser-Arduino-Raspberry-Pi/252715059842?hash=item3ad6fdca82:g:M7cAAOSwWB5b4cDk:rk:1:pf:0

Sie funktionieren gut und die Programmierung ist auch
einfach.